Забойный двигатель Советский патент 1981 года по МПК E21B4/14 

Изобретение относится к забойным двигателям и предназначено для бурения скважин на полезные ископаемые. Известен турбобур с вращающимся кор пусом, содержащий рабочий элемент, вы« полненный в виде неподвижной системы статора, размещенной в центре, и подвиж ной системы ротора, находящий в корпусе и вращающейся вместе с ним. Рабочий элемент трубобура связан со щпинделем. Лопатки ротора и статора чередуются между собой и имеют противоположный наклон. Лоток промывочной жидкости направляется неподвижными лопатками статора на лопатки ротора и происходит вращение корпуса, к которому навернуто долото 1 Б известном трубобуре довольно сложная система неподвижного статора с подвижным ротором, имеющим более 300 деталей. При сработке подшипников щпин- деля детали, ротора начинают касаться деталей статора, в результате двигатель выходит из строя. Перекос вращающейся массы на периферию ухудшает условна работы радиальных опбр в рабочем элементе и снижает их стойкость. Известен также забойный двигатель, содержащий ротор с винтовыми каналами и шпиндель 2}. Недсх;.татком известного двигателя является низкая энергетическая х актеристика, обусловленная высокими скоростями вращения и низким крутящим моментом на долоте. Целью изобретения является улучшение энергетической характеристики забойного двигателя. Указанная цель достигается тем, что ротор выполнен в виде; корпуса, вмещающего концентрично установленные один в другой сердечники, на наружной поверхности которых выполнены винтовые каналы, причем винтовые канагц 1 выполнены с плавно уменьшающимся от входа к. лыходу сечением, а внутренние поверхности корпуса и сердечников облицованы элаотичным материалом. На фиг. 1 изображен забойный двигатель с вырывом места конусных соединений, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг, 1. Ствол шпинделя 1, имеющий присоединительную резьбу на бурильные трубы (на чертеже не показан), шаровым подши НИКОМ 2 соединяется с корпусом шпинделя 3. В шпшзделе имеется уплотнение 4. К корпусу шпинделя 3 крепится корпус ротора 5. Внутренняя поверхность корпуса 5 облицована эластичной обкладкой 6, например резиновой. В нижней части корпус 5 имеет резьбу для присоединения долота (на чертеже не пока,зано). В корпус ротора 5 помещается серде ник 7, имеющий на наружной поверхност винтовые каналы а и на внутренней поверхности обкладку 8 из эластичного ; материала. В сердечнике 7 концентрачно размещается сердечник 9, имеющий на поверхности винтовые каналы Ъ i подобные каналам d Полых сердечников 7, но разного диаметра и размещенных друг в друге, может быть 2, 3 и т.д. Сердечники 7 и 9 внизу имеют конусы с для жесткой связи мемаду собой и с корпусом 5. Винтовые каналы Q и Ъ от входа до выхода промывочной жидкости выполнены с плавно уменьшающимся сечением к могут иметь .один и тот же, угол к оси ротора или разный, например 45® и Ю . Забойный двигатель работает следующим образом. Пройдя шпиндель, поток 1фомывочной жидкости поступает в винтовые каналы сердечшжа ротора. При движении жидкости внутри винтового канала создаются сипы трения и возникает перепад давления по длине канала, Благод я криволинейности канала, возникающие реактивны силы не уравновешиваются и появляется сила, создающая крутящий момент. Сумма таких сил и вращает ротор. Изменением количества каналов, их длины, криволинейности и площадей сечения на вхоДе и выходе регулируются параметры энергетической характеристики, в том числе и скорость вращения ротора с долотом. Отсутствие в рабочем элементе двигателя деталей, вращающихся друг относительно друга, существенно упрощает конструкцию и снижает количество деталей. Стойкость ротора зависит от стойкости винтовых каналов, которые испытывают действие абразивных частиц в промывочной жидкости. Шпиндель забойного двигателя взаимозаменяем и может меняться на буровой. Использование предлагаемого забойного двигателя позволяет снизить скорость вращения вала и повысить крутящий мо-. мент на долоте. формула изобретения Забойный двигатель, соаержаший ротор с винтовыми каналами и шпиндель, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетической характеристики, ротор выполнен в виде корпуса, вмещающего концентрично установленные один в другой сердечники, на наружной поверхности которых выполнены винтовые каналы, причем винтовые каналы выполнены с плавно уменьшающимся от входа к выходу сечением, а внутренние поверхности корпуса и сердечников облицованы эластичным материалом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 115725, кл. Е 21 В 3/12, 1957. 2.Патент США № 2753154, кл. 175/1О7, 1956.